Większość użytkowników serwerowni spodziewa się, że posiadając urządzenia chłodnicze o mocy 100 kW (plus rezerwa), może w serwerowni zainstalować i schłodzić sprzęt IT generujący 100 kW ciepła. Nic bardziej mylnego. Nominalna wydajność systemu klimatyzacji niestety nigdy nie jest dostarczana do sprzętu IT. Jako użyteczną wydajność chłodzenia określa się część dostępnej wydajności chłodniczej, jaka jest w rzeczywistości wykorzystana do chłodzenia urządzeń IT. Niestety zawsze użyteczna wydajność chłodzenia jest mniejsza niż 100%, a system klimatyzacji musi być przewymiarowany. O ile przewymiarować system? Wszystko zależy od rodzaju przyjętego chłodzenia w pomieszczeniu.

Systemy chłodzenia według APC by Schneider Electric

Coraz większe moce stosowane w serwerowniach i upowszechnienie rozwiązań chłodzenia tzw. wysokich gęstości mocy pozwoliły na zebranie wielu doświadczeń z funkcjonowania nowych systemów chłodzenia oraz opracowanie wiarygodnych porównań różnych systemów. Od dłuższego czasu funkcjonują już duże serwerownie w całości oparte na najnowszych układach chłodzenia, które zapewniają efektywniejszą obsługę znacznie wyższych obciążeń cieplnych (np. szafę rakową) oraz większą przewidywalność skuteczności działania.

Najnowsza klasyfikacja APC rozróżnia 3 podstawowe systemy chłodzenia serwerowni, w odniesieniu od sposobu dostarczenia chłodu do urządzeń IT:

• „„ chłodzenie kubaturowe;
• „„ chłodzenie rzędowe;
• „„ bezpośrednie chłodzenie raków.

W systemie chłodzenia kubaturowego klimatyzatory wkomponowane są w architekturę pomieszczenia (zwykle posadowione są przy ścianach), przy chłodzeniu rzędowym wbudowane są w rzędy lub grupy szaf rakowych, a chłodzenie bezpośrednie raków zakłada integrację klimatyzatorów z pojedynczymi szafami rakowymi.

Poniżej zostaną scharakteryzowane poszczególne rodzaje systemów chłodzenia oraz zostanie wyjaśnione dlaczego chłodzenie kubaturowe będzie wypierane przez chłodzenie rzędowe wraz ze wzrostem obciążeń cieplnych na m2 serwerowni lub szafę rakową.

Chłodzenie kubaturowe (pomieszczeniowe)

W chłodzeniu kubaturowym klimatyzatory ustawione są zwykle w pomieszczeniu, a ich całkowita moc chłodnicza kalkulowana jest w odniesieniu do zysków ciepła całego pomieszczenia. Początkowo klimatyzatory nawiewały powietrze całkowicie swobodnie, później jednak wraz ze wzrostem obciążeń cieplnych zaczęły się pojawiać mniej lub bardziej złożone systemy składające się z kanałów wentylacyjnych, przepustnic, nawiewników itp., kończąc na najbardziej uniwersalnych systemach wykorzystujących podłogę podniesioną i sufit podwieszony.

Ogólnie, projektowanie tego typu chłodzenia mocno zależy od kształtu i układu pomieszczenia, a szczegółowe rozwiązania obejmują zakres od przypadkowo ustawionych klimatyzatorów w małych pomieszczeniach do szczegółowo zaplanowanych instalacji opartych na układach „hot aisle/cold aisle” (omawianych już wcześniej w ramach niniejszego cyklu). Na skuteczność systemów chłodzenia kubaturowego ma wpływ bardzo wiele czynników i elementów, które muszą być wzięte pod uwagę przy projektowaniu. Do najważniejszych należą:

• „„ elementy architektoniczne – wymiary pomieszczenia, wysokość podłogi podniesionej, sufitu podwieszonego, rozstawienie słupów;
• „„ przeszkody pod podłogą podniesioną i w przestrzeni sufitu podwieszonego;
• „„ rozkład szaf rakowych oraz możliwe rozstawienie szaf klimatyzacyjnych.

Z powodu tak dużej ilości czynników i sporych odległości, jakie musi przebyć powietrze pomiędzy wylotem a wlotem do klimatyzatora, bardzo trudno jest przewidzieć na etapie projektowym, jaka będzie rzeczywista skuteczność chłodzenia. Jeszcze większą niewiadomą jest to, jak zachowywać się będzie system chłodzenia przy zwiększaniu obciążeń miejscowych w rakach, przy późniejszej większej rozbudowie lub zwykłym przemieszczeniu urządzeń IT. (...)

Rys. 1a. Przykład architektury rzędowej, niskoobciążonej z dwoma klimatyzatorami klasy InRow

Chłodzenie rzędowe (...)

Bezpośrednie chłodzenie raków (...)

Systemy mieszane (...)

Systemy Hybrydowe (...)

W części drugiej artykułu – chłodzenie kubaturowe, rzędowe i bezpośrednie omówione zostaną wady, zalety oraz zasady doboru urządzeń w tego typu systemie.